Recientemente, la tecnología de fuente de luz SSMB-EUV propuesta por la Universidad de Tsinghua ha atraído un gran interés público. Una afirmación es que China puede construir aceleradores para generar fuentes de luz EUV, y se pueden usar diferentes frecuencias de fuentes de luz para diversos procesos de chips, como 28 nm, 14 nm, 7 nm y 5 nm. En lugar de depender de las máquinas de litografía EUV de ASML, la idea es utilizar "fábricas de fuentes de luz" para romper el bloqueo estadounidense con ideas innovadoras inesperadas. Este concepto es "fácil de entender" y parece que hay esperanza para las máquinas de litografía domésticas avanzadas.

El interés del público en la compleja fuente de luz de radiación de sincronización, SSMB-EUV, está impulsado fundamentalmente por el deseo de romper el bloqueo tecnológico estadounidense e industrializar la investigación de Tsinghua, ayudando así a producir chips domésticos de alto rendimiento.

Este artículo se centra en la perspectiva de la ingeniería industrial para presentar algunos detalles técnicos relevantes de la fabricación de chips y la litografía. También explica los principios científicos detrás de SSMB, EUV y la radiación de sincronización. Después de comprender suficientes detalles técnicos de ingeniería y principios científicos, podemos evaluar adecuadamente conceptos interesantes como la "fábrica de fuentes de luz".

Puntos clave de este artículo:

1. Las máquinas de litografía SSMB-EUV tienen una base tecnológica. China ya ha realizado inversiones reales en I+D y, de hecho, es una dirección de desarrollo para futuras máquinas de litografía.

2. Al analizar el proceso de fabricación de chips utilizando máquinas de litografía DUV y EUV, los requisitos para el rendimiento de las máquinas de litografía en la producción industrial están más allá de la imaginación de la gente común.

3. ¿Cuáles son las dificultades técnicas que deben superar las máquinas de litografía SSMB-EUV? No debemos asumir que encontrar una buena dirección facilitará el avance de la tecnología de las máquinas de litografía.

I. Conocimiento sobre la industria de fabricación de chips. 

Para fabricar un determinado tipo de transistor, introducimos silicio tetravalente dopado con una pequeña cantidad de boro trivalente y fósforo pentavalente para crear una unión PN y luego agregamos un óxido metálico como puerta de control. Al disponer una gran cantidad de transistores densamente en una oblea y conectarlos según un diseño específico, podemos crear un chip. El paso más crítico en la fabricación de chips es el procesamiento de obleas, que se lleva a cabo en una fábrica FAB. Sobre una oblea de silicio de alta pureza se producen uno por uno chips desnudos (troqueles) idénticos. Antes de eso, es necesario fabricar la oblea de silicio y luego, los troqueles se cortan, empaquetan, prueban y ensamblan con pasadores. La dificultad de estos procesos es relativamente baja.

En primer lugar, es importante comprender que la producción de chips en aplicaciones industriales es a gran escala para mantener los costos bajos. Por ejemplo, el reciente y popular chip para teléfonos inteligentes tiene una cantidad estimada de 10 millones de unidades. Debido al aumento de la demanda, esta cantidad aumentó a 15-17 millones de unidades y aumentó aún más a 20 millones de unidades.

¿Cómo se pueden fabricar decenas de millones de chips en un período de tiempo relativamente corto? La clave está en la capacidad de producir una gran cantidad de troqueles idénticos en una sola oblea. Tomando como ejemplo una oblea de 12 pulgadas (refiriéndose a pulgadas, también las hay de 8 y 6 pulgadas), su diámetro es de aproximadamente 300 milímetros, con una superficie de 70,659 milímetros cuadrados. Los chips avanzados pueden alcanzar una sorprendente densidad de transistores de 100 millones de transistores por milímetro cuadrado. Un solo chip contiene miles de millones de transistores y realiza funciones complejas como la banda base 5G y el SOC móvil. Suponiendo que el área de una matriz sea de 140 milímetros cuadrados, una oblea puede albergar alrededor de 500 matrices.

El concepto de "rendimiento" es crucial en la fabricación de chips. En pocas palabras, si de estos 500 troqueles, 400 resultan funcionales y calificados después del procesamiento en la fábrica de FAB, el rendimiento es del 80%. Aunque el rendimiento de la fabricación avanzada de chips a veces no es muy alto, tampoco es demasiado bajo, ya que eso la haría comercialmente poco práctica. Suponiendo una estimación conservadora del 50%, una oblea aún debería tener más de 200 matrices funcionales.

La capacidad de producción de una fábrica FAB generalmente se mide por cuántos miles de obleas puede procesar por mes, entre 10,000 y 100,000 obleas. Si la capacidad es de 10,000 obleas por mes, con 200 matrices funcionales por oblea, significa que se producirán 2 millones de chips en un mes, lo que dará como resultado más de 20 millones de chips en un año.

Continuará...